中美高中理科物理主流教材中閱讀材料的比較與啟示

金邦建

（溫州市第十五中學(xué) 浙江 溫州 325011）

在人教版最新版的高中理科物理教科書中，增加了不少閱讀材料；如何利用這些閱讀材料，教師的看法不大一致.筆者現(xiàn)對比分析我國高中理科物理的主流教材——人教版最新版的高中理科物理教科書（含必修1、必修2，選修3系列）（以下簡稱我國教材），與美國高中理科物理選用率接近50%的主流教材——《物理：原理和問題》2005年的最新版本（以下簡稱美國教材）.介紹美國高中理科物理教材的閱讀材料，比較兩種主流教材在閱讀材料上的差異，并得到幾點(diǎn)啟示，以供教師參考.

1 美國主流教材閱讀材料簡介

我國教材的閱讀材料分為3個(gè)欄目：科學(xué)漫步、科學(xué)足跡、STS.筆者研究的美國教材中的閱讀材料專指《生活中的物理學(xué)》這一塊，分為4個(gè)欄目：技術(shù)與社會(huì)、未來技術(shù)、工作原理和物理學(xué)前沿.詳細(xì)內(nèi)容如表1.

表1 美國物理教材中的閱讀材料

2 中美主流教材閱讀材料的比較

2.1 編排的比較

美國教材的閱讀材料可以在目錄里找到標(biāo)題和頁碼，方便教師和學(xué)生查閱.我國教材的閱讀材料在目錄里沒有顯示，教師和學(xué)生查找麻煩.美國教材的閱讀材料都是1頁的；我國教材的閱讀材料長短不一，有短短幾行的，也有長達(dá)3頁的.

2.2 欄目的比較

美國教材設(shè)置了4個(gè)欄目，分別是：技術(shù)與社會(huì)；未來技術(shù)；工作原理；物理學(xué)前沿.我國教材設(shè)置了3個(gè)欄目，分別是：科學(xué)漫步；科學(xué)跡；STS.從欄目的形式上看，美國教材沒有科學(xué)足跡，原因是美國教材把物理學(xué)史的內(nèi)容寫進(jìn)了章節(jié)正文中.但我國教材對物理學(xué)史的描述詳細(xì)具體.美國教材的技術(shù)與社會(huì)、未來技術(shù)和工作原理欄目相當(dāng)于我國教材中的STS.物理學(xué)前沿相當(dāng)于我國教材的科學(xué)漫步.

2.3 內(nèi)容的比較

（1）從內(nèi)容數(shù)量上看，美國教材的技術(shù)與社會(huì)有7項(xiàng)，未來技術(shù)有7項(xiàng)，工作原理有8項(xiàng)，物理學(xué)前沿有8項(xiàng)，共計(jì)30項(xiàng)，即每章1項(xiàng).我國教材的科學(xué)漫步有39項(xiàng)，科學(xué)足跡有18項(xiàng)，STS有8項(xiàng)，共計(jì)65項(xiàng).可見，我國教材閱讀材料的數(shù)量較多，這也是新課程理念在教材中的具體體現(xiàn).

（2）從具體內(nèi)容上看，美國教材的閱讀材料內(nèi)容顯得更為現(xiàn)代化、未來化.如涉及現(xiàn)代生活的SUV（運(yùn)動(dòng)跑車），信用卡閱讀器；涉及現(xiàn)代技術(shù)的全息照相、電子掃描隧道顯微鏡；涉及未來技術(shù)的如旋轉(zhuǎn)的空間站、太陽帆航天器等.還有物理學(xué)前沿欄目，都是前沿知識(shí).相比之下，我國教材的閱讀材料涉及未來技術(shù)與物理學(xué)前沿的閱讀材料太少.

（3）從內(nèi)容的難度上看，由于美國教材涉及大量的現(xiàn)代技術(shù)、未來技術(shù)和物理學(xué)前沿，因而閱讀材料的深度較大.我國教材的閱讀材料大多是為教材服務(wù)的，還有不少屬于科普性質(zhì)的文章，難度總體小一些.

（4）從內(nèi)容的獨(dú)立性看，我國教材由于講究教學(xué)內(nèi)容的完整性，閱讀材料獨(dú)立性不強(qiáng).美國教材中的閱讀材料是章節(jié)內(nèi)容延伸和拓展，是直接給學(xué)生進(jìn)一步探索使用的，相對獨(dú)立.

（5）從思考題數(shù)量看，我國教材在必修1的第一章后面都給出了思考題，但之后章節(jié)的閱讀材料給出的思考題寥寥無幾，共計(jì)16項(xiàng)內(nèi)容留有思考題.美國教材每一篇閱讀材料都留有思考題，數(shù)量為1～3個(gè)不等.

現(xiàn)比較標(biāo)題同為“黑洞”的閱讀材料.整體上，美國教材圖文并茂，給出了兩張有關(guān)黑洞的彩色圖片，浩瀚的星空，可以引起學(xué)生無限的遐想.我國教材只有文字，沒有圖片.美國教材在相關(guān)段落前有概括性語句：任何東西都無法逃逸，間接和直接證據(jù)，條理非常清楚，有利于閱讀.

從內(nèi)容上，兩套教材都給出了施瓦茲希爾半徑，有所不同的是美國教材在閱讀材料的“進(jìn)一步探索”欄目中給出了一個(gè)物體離開視界的逃逸速度的公式，但需要學(xué)生獲取閱讀材料中施瓦茲希爾半徑這條信息，以用來證明一個(gè)物體離開視界的逃逸速度等于光速，注重學(xué)生對信息的獲取、分析、應(yīng)用能力的培養(yǎng).但我國教材的閱讀材料沒有提出任何問題，不少學(xué)生看完后都抓不住主要信息，獲取、分析、應(yīng)用信息能力的培養(yǎng)難以談起.

從教材的獨(dú)立性來看，美國教材的“黑洞”中提到黑洞有3個(gè)物理特性——質(zhì)量、角動(dòng)量以及電荷，還提到黑洞中的超熱氣體會(huì)發(fā)射X射線.要知道，學(xué)生在學(xué)“黑洞”時(shí)，還沒有學(xué)角動(dòng)量、電荷和X射線等概念.要是學(xué)生對此感到困惑的話，就需要自己查找資料，這可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力.相比之下，我國教材的閱讀材料顯得中規(guī)中矩，沒有超過學(xué)生所學(xué)內(nèi)容.

3 比較分析后的幾點(diǎn)啟示

3.1 教師應(yīng)重視閱讀材料

據(jù)筆者所知，實(shí)際教學(xué)中大多教師很少引導(dǎo)學(xué)生閱讀閱讀材料，主要原因是教師認(rèn)為高考不考，講了也白講.實(shí)際上，這種想法是片面的和錯(cuò)誤的.因?yàn)樵絹碓蕉嗟母呖碱}涉及的背景都與STS、現(xiàn)代物理和科學(xué)前沿相關(guān).當(dāng)學(xué)生在日常教學(xué)中經(jīng)常接觸到，那么學(xué)生不會(huì)覺得離自己太遙遠(yuǎn)，在考場上也會(huì)相對適應(yīng)些.可見，教材的這些閱讀材料，教師應(yīng)加以重視.

3.2 設(shè)計(jì)有針對性的問題

物理的閱讀材料，不同于文學(xué)，不能只是為了閱讀而閱讀.為了提高學(xué)生閱讀的針對性，提高閱讀的效率，培養(yǎng)學(xué)生獲取、分析、處理信息的能力，教師應(yīng)設(shè)計(jì)有針對性的問題.這一點(diǎn)，美國的教材做法可以借鑒.例如，在第6章“二維運(yùn)動(dòng)”的閱讀材料“旋轉(zhuǎn)的空間站”后的進(jìn)一步探索，編者給出了3個(gè)問題：

（1）（研究）為了建造能模擬地球重力的旋轉(zhuǎn)空間站，工程師需要考慮哪些因素？

（2）（應(yīng)用）如果你是一位在旋轉(zhuǎn)空間站上工作的宇航員，你感覺到地板對你有引力的作用.利用牛頓定律和向心力知識(shí)說明這究竟是怎么回事.

（3）（理性思維）對于居住者來說，旋轉(zhuǎn)空間站有什么優(yōu)點(diǎn)？又有什么缺點(diǎn)？

問題（1）和（3）具有很強(qiáng)的開放性，可以較好地培養(yǎng)學(xué)生思維的開放性和廣闊性.問題（2）屬于“原始問題”，而不是我們教材上經(jīng)過抽象、理想化后的練習(xí)題，這更考查和鍛煉學(xué)生的獲取、分析和處理信息的能力，抽象能力和建模能力.

現(xiàn)以我國教材的閱讀材料“黑洞”為例，筆者讓學(xué)生課后從以下3個(gè)問題中任選一個(gè)做答：

（1）查找有關(guān)黑洞的資料，寫篇科技論文；

（2）除了黑洞，還有白洞和蟲洞，查找資料并對它們進(jìn)行比較；

（3）霍金是當(dāng)代著名的理論物理學(xué)家，查找資料寫篇霍金的簡介.

從學(xué)生上交的作業(yè)來看，他們查找資料的熱情很高；第一次發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上竟然還有那么多物理資料，同時(shí)也被神奇的黑洞所吸引.查找霍金資料的學(xué)生，很佩服霍金的毅力和執(zhí)著精神.

3.3 直接采用美國教材的閱讀材料

教師如果認(rèn)為自己設(shè)計(jì)問題的能力有限或者沒有精力去設(shè)計(jì)問題，那么還可以直接采用美國教材的閱讀材料.由于美國教材的閱讀材料都是A4大小的1頁，膠印非常方便，也適合教學(xué)用，筆者在高三復(fù)習(xí)課中進(jìn)行了大膽嘗試.在復(fù)習(xí)“萬有引力與航天”內(nèi)容時(shí)，讓學(xué)生閱讀“旋轉(zhuǎn)的空間站”并回答進(jìn)一步探索中的3個(gè)問題，發(fā)現(xiàn)學(xué)生都被未來化的旋轉(zhuǎn)的空間站深深吸引，教學(xué)效果很不錯(cuò).

3.4 加強(qiáng)現(xiàn)代技術(shù)與未來技術(shù)的教學(xué)

《普通高中理科物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，高中理科物理課程在內(nèi)容上應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的聯(lián)系，反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果和新的科學(xué)思想.而且現(xiàn)在高考命題的一大趨勢是加強(qiáng)物理與技術(shù)的聯(lián)系；例如2010年高考中，北京卷涉及霍爾效應(yīng)和霍爾測速儀，天津卷涉及質(zhì)譜分析技術(shù)，浙江卷涉及太陽能光電池板.如果教師在日常教學(xué)中經(jīng)常讓學(xué)生閱讀相關(guān)材料，解決相關(guān)問題，那么學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)提高了，考試中也可以取得理想的成績.

3.5 加強(qiáng)物理學(xué)前沿知識(shí)的教學(xué)

加強(qiáng)物理學(xué)前沿知識(shí)的教學(xué)，不僅可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還可以開闊學(xué)生的視野，讓學(xué)生的思維空間更為廣闊.具體途徑有：

（1）引導(dǎo)學(xué)生閱讀《現(xiàn)代物理知識(shí)》、《中學(xué)科技》的相關(guān)文章；

（2）在相關(guān)知識(shí)中拓展前沿知識(shí).例如，在講授“宇宙航行”時(shí)介紹微重力科學(xué)；

（3）通過結(jié)合前沿知識(shí)的習(xí)題加以滲透.例如，在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學(xué)說叫做“宇宙膨脹說”，認(rèn)為：我們可以假設(shè)宇宙是一個(gè)正在膨脹的氣球，而星系是氣球表面上的點(diǎn)，我們就住在這些點(diǎn)上.我們還可以假設(shè)星系不會(huì)離開氣球的表面，只能沿著表面移動(dòng)而不能進(jìn)入氣球內(nèi)部或向外運(yùn)動(dòng)……如果宇宙不斷膨脹，也就是說，氣球的表面不斷地向外膨脹，則表面上的每個(gè)點(diǎn)彼此離得越來越遠(yuǎn)，其中某一點(diǎn)上的某個(gè)人將會(huì)看到其他所有的點(diǎn)都在退行，而且離得越遠(yuǎn)的點(diǎn)退行速度越快.這種學(xué)說認(rèn)為萬有引力常量G在緩慢地減小.根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比，公轉(zhuǎn)半徑和公轉(zhuǎn)速率的大小關(guān)系如何？引導(dǎo)學(xué)生在閱讀這類結(jié)合前沿知識(shí)的習(xí)題的過程中獲取、吸收前沿知識(shí)，并用來分析、解決問題；長期堅(jiān)持下來，不僅學(xué)生的解題能力得到了提高，而且學(xué)生的現(xiàn)代科學(xué)素養(yǎng)也得到了提升.